基于鋰金屬負(fù)極的電池（LBs）由于Li的高理論比容量（3860 mAh g-1）、低還原電位（-3.04 V vs. SHE，標(biāo)準(zhǔn)氫電極）和理想的無宿主特性而在科學(xué)界引起了廣泛關(guān)注。使用鋰金屬作為負(fù)極被認(rèn)為是提高可充電池能量密度極限的終極目標(biāo)。新興的LBs由三種類型的電池組成：以插層型鋰化金屬氧化物為正極材料的鋰金屬電池(LMB)，以S復(fù)合材料為正極材料的鋰硫(Li-S)電池和以O(shè)2為正極材料的鋰氧（Li-O2）電池。這些電池系統(tǒng)作為有前途的可持續(xù)儲能系統(tǒng)引起了人們的極大興趣。然而，LBs的最大挑戰(zhàn)，是在極端溫度范圍（低于0 °C和高于60 °C）下的顯著性能下降和/或安全性降低，這是電池應(yīng)用中常見的工作條件，如便攜式電子產(chǎn)品、固定式儲能或電動汽車(EV)因天氣或過度使用而出現(xiàn)季節(jié)性變化。為克服這些挑戰(zhàn)，電池研究界付出了大量努力來研究這些系統(tǒng)的基本原理，并開發(fā)與電解質(zhì)、電極及其界面等關(guān)鍵組件相關(guān)的各種策略，以提高LBs在這種極端溫度范圍內(nèi)的性能和穩(wěn)定性。

在此，加拿大滑鐵盧大學(xué)陳忠偉院士、華南師范大學(xué)王新教授簡要概述了開發(fā)低溫(<0 °C)和高溫(>60 °C)條件下工作的LBs面臨的挑戰(zhàn)，并介紹了LBs的電解質(zhì)設(shè)計(jì)策略，包括鋰鹽改性、溶劑化結(jié)構(gòu)優(yōu)化、添加劑引入和固態(tài)電解質(zhì)利用。此外，還指出了極端溫度電解液設(shè)計(jì)向?qū)嶋H應(yīng)用方向發(fā)展的研究方向。

文章亮點(diǎn)：

1. 提出了LBs的極端溫度電解質(zhì)設(shè)計(jì)策略，這在目前的出版物中很少被總結(jié)。

2. 介紹了LBs電解質(zhì)設(shè)計(jì)的基本原理，特別是插層型含鋰過渡金屬氧化物正極材料LMB和以S或O2為正極材料的轉(zhuǎn)換型硫系鋰電池，旨在總結(jié)與當(dāng)前低溫和高溫運(yùn)行情況下電解質(zhì)設(shè)計(jì)策略相關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問題，包括鋰鹽改性、溶劑組分優(yōu)化、電解液添加劑引入和固態(tài)電解質(zhì)利用。

3. 進(jìn)而為極端溫度電解質(zhì)的未來發(fā)展提供有意義的視角，并指出電解液設(shè)計(jì)向?qū)嶋H應(yīng)用方向發(fā)展的研究方向。

圖1 用于極端溫度下工作的鋰金屬負(fù)極電池的電解質(zhì)設(shè)計(jì)總結(jié)

圖2 鋰鹽改性

圖3 添加劑引入

圖4 固態(tài)電解質(zhì)利用